《第二單元 指揮機(jī)器人行動(dòng) 12 聲波測(cè)距避障礙》教學(xué)設(shè)計(jì)-2023-2024學(xué)年泰山版信息技術(shù)（2018）第三冊(cè)

《第二單元指揮機(jī)器人行動(dòng)12聲波測(cè)距避障礙》教學(xué)設(shè)計(jì)-2023-2024學(xué)年泰山版信息技術(shù)（2018）第三冊(cè)主備人備課成員課程基本信息1.課程名稱：《第二單元指揮機(jī)器人行動(dòng)12聲波測(cè)距避障礙》教學(xué)設(shè)計(jì)

2.教學(xué)年級(jí)和班級(jí)：五年級(jí)2班

3.授課時(shí)間：2023年11月10日星期五10:00-11:00

4.教學(xué)時(shí)數(shù)：1課時(shí)核心素養(yǎng)目標(biāo)教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)

-理解聲波測(cè)距的原理：本節(jié)課的核心內(nèi)容是讓學(xué)生理解聲波是如何被發(fā)射、反射和接收的，以及如何通過計(jì)算聲波往返時(shí)間來測(cè)量距離。

-編寫聲波測(cè)距程序：學(xué)生需要掌握如何使用編程語言編寫程序來實(shí)現(xiàn)聲波測(cè)距的功能，包括聲波發(fā)射、接收和處理時(shí)間的邏輯。

2.教學(xué)難點(diǎn)

-計(jì)算聲波往返時(shí)間：學(xué)生可能難以理解如何將實(shí)際測(cè)量到的聲波往返時(shí)間轉(zhuǎn)換為距離，需要通過實(shí)際操作和公式推導(dǎo)來克服這個(gè)難點(diǎn)。

-誤差分析：在實(shí)際操作中，由于環(huán)境噪聲、設(shè)備精度等因素，聲波測(cè)距可能會(huì)產(chǎn)生誤差，學(xué)生需要學(xué)會(huì)分析和處理這些誤差。

-編程邏輯的復(fù)雜性：對(duì)于編程初學(xué)者來說，理解并實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的編程邏輯是一個(gè)挑戰(zhàn)，例如在編程中實(shí)現(xiàn)聲波發(fā)射、接收、時(shí)間計(jì)算和距離轉(zhuǎn)換等步驟。

-實(shí)踐操作中的問題解決：在操作機(jī)器人進(jìn)行聲波測(cè)距時(shí)，學(xué)生可能會(huì)遇到各種實(shí)際問題，如聲波發(fā)射器故障、接收器靈敏度不足等，需要學(xué)生具備問題解決的能力。學(xué)具準(zhǔn)備多媒體課型新授課教法學(xué)法講授法課時(shí)第一課時(shí)師生互動(dòng)設(shè)計(jì)二次備課教學(xué)資源-軟硬件資源：機(jī)器人套件（含聲波傳感器、發(fā)射器、接收器等）、編程軟件（如Scratch或Python）、計(jì)算機(jī)或平板電腦

-課程平臺(tái)：學(xué)校內(nèi)部信息技術(shù)教學(xué)平臺(tái)

-信息化資源：聲波測(cè)距原理相關(guān)視頻、編程教程、案例代碼

-教學(xué)手段：實(shí)物演示、小組合作、編程實(shí)踐、課堂討論教學(xué)過程設(shè)計(jì)1.導(dǎo)入新課（5分鐘）

目標(biāo)：引起學(xué)生對(duì)聲波測(cè)距的興趣，激發(fā)其探索欲望。

過程：

開場(chǎng)提問：“你們知道什么是聲波嗎？它在我們生活中有哪些應(yīng)用？”

展示一些關(guān)于聲波應(yīng)用的圖片或視頻片段，如超聲波清洗、聲納探測(cè)等，讓學(xué)生初步感受聲波的魅力或特點(diǎn)。

簡(jiǎn)短介紹聲波測(cè)距的基本概念和重要性，為接下來的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

2.聲波測(cè)距基礎(chǔ)知識(shí)講解（10分鐘）

目標(biāo)：讓學(xué)生了解聲波測(cè)距的基本概念、組成部分和原理。

過程：

講解聲波測(cè)距的定義，包括其主要組成元素或結(jié)構(gòu)，如聲波發(fā)射器、接收器、傳感器等。

詳細(xì)介紹聲波測(cè)距的組成部分或功能，使用圖表或示意圖幫助學(xué)生理解聲波發(fā)射、傳播、反射和接收的過程。

3.聲波測(cè)距案例分析（20分鐘）

目標(biāo)：通過具體案例，讓學(xué)生深入了解聲波測(cè)距的特性和重要性。

過程：

選擇幾個(gè)典型的聲波測(cè)距案例進(jìn)行分析，如家庭自動(dòng)化、工業(yè)檢測(cè)等。

詳細(xì)介紹每個(gè)案例的背景、特點(diǎn)和意義，讓學(xué)生全面了解聲波測(cè)距的多樣性或復(fù)雜性。

引導(dǎo)學(xué)生思考這些案例對(duì)實(shí)際生活或?qū)W習(xí)的影響，以及如何應(yīng)用聲波測(cè)距解決實(shí)際問題。

4.學(xué)生小組討論（10分鐘）

目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生的合作能力和解決問題的能力。

過程：

將學(xué)生分成若干小組，每組選擇一個(gè)與聲波測(cè)距相關(guān)的主題進(jìn)行深入討論，如“如何提高聲波測(cè)距的精度”或“聲波測(cè)距在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用”。

小組內(nèi)討論該主題的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)以及可能的解決方案。

每組選出一名代表，準(zhǔn)備向全班展示討論成果。

5.課堂展示與點(diǎn)評(píng)（15分鐘）

目標(biāo)：鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力，同時(shí)加深全班對(duì)聲波測(cè)距的認(rèn)識(shí)和理解。

過程：

各組代表依次上臺(tái)展示討論成果，包括主題的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)及解決方案。

其他學(xué)生和教師對(duì)展示內(nèi)容進(jìn)行提問和點(diǎn)評(píng)，促進(jìn)互動(dòng)交流。

教師總結(jié)各組的亮點(diǎn)和不足，并提出進(jìn)一步的建議和改進(jìn)方向。

6.課堂小結(jié)（5分鐘）

目標(biāo)：回顧本節(jié)課的主要內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)聲波測(cè)距的重要性和意義。

過程：

簡(jiǎn)要回顧本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容，包括聲波測(cè)距的基本概念、組成部分、案例分析等。

強(qiáng)調(diào)聲波測(cè)距在現(xiàn)實(shí)生活或?qū)W習(xí)中的價(jià)值和作用，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)一步探索和應(yīng)用聲波測(cè)距。

7.課堂練習(xí)（10分鐘）

目標(biāo)：鞏固學(xué)生對(duì)聲波測(cè)距的理解和應(yīng)用能力。

過程：

教師提供一些練習(xí)題，讓學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行編程實(shí)踐，如編寫簡(jiǎn)單的聲波測(cè)距程序。

學(xué)生完成練習(xí)后，教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和講解，幫助學(xué)生解決在練習(xí)中遇到的問題。

8.課后作業(yè)（5分鐘）

目標(biāo)：讓學(xué)生在課后繼續(xù)鞏固所學(xué)知識(shí)，并拓展應(yīng)用。

過程：

布置課后作業(yè)，要求學(xué)生完成以下任務(wù)：

-查找有關(guān)聲波測(cè)距的資料，了解其歷史和發(fā)展。

-設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的聲波測(cè)距實(shí)驗(yàn)，并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

-撰寫一篇關(guān)于聲波測(cè)距在日常生活應(yīng)用的文章或報(bào)告。教學(xué)資源拓展1.拓展資源

-聲波測(cè)距的歷史與發(fā)展：介紹聲波測(cè)距的起源，從早期的聲納技術(shù)到現(xiàn)代的超聲波傳感器，展示聲波測(cè)距技術(shù)的歷史演進(jìn)。

-聲波測(cè)距在不同領(lǐng)域的應(yīng)用：收集和整理聲波測(cè)距在工業(yè)、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、海洋探測(cè)等領(lǐng)域的應(yīng)用案例，展示其廣泛的應(yīng)用前景。

-聲波測(cè)距的原理與數(shù)學(xué)模型：深入研究聲波測(cè)距的物理原理，包括聲速、反射時(shí)間、距離計(jì)算等，提供相關(guān)的數(shù)學(xué)模型和公式。

-機(jī)器人與自動(dòng)化技術(shù)：介紹與聲波測(cè)距相關(guān)的機(jī)器人技術(shù)，如自主導(dǎo)航、路徑規(guī)劃等，探討聲波測(cè)距在機(jī)器人技術(shù)中的應(yīng)用。

-傳感器技術(shù)：介紹超聲波傳感器的原理、類型和應(yīng)用，讓學(xué)生了解聲波測(cè)距技術(shù)背后的傳感器技術(shù)。

2.拓展建議

-學(xué)生可以閱讀關(guān)于聲波測(cè)距的科普書籍或資料，以增加對(duì)這一領(lǐng)域的了解。

-組織學(xué)生參觀科技展覽或企業(yè)，實(shí)地了解聲波測(cè)距技術(shù)的應(yīng)用情況。

-鼓勵(lì)學(xué)生參與學(xué)校或社區(qū)的科學(xué)活動(dòng)，如科學(xué)實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽，以實(shí)踐聲波測(cè)距技術(shù)。

-提供在線教育平臺(tái)或開放課程資源，讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)和探索聲波測(cè)距的相關(guān)知識(shí)。

-設(shè)計(jì)跨學(xué)科項(xiàng)目，如結(jié)合物理、數(shù)學(xué)和編程，讓學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題。

-引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行小組研究，探討聲波測(cè)距技術(shù)在未來可能的發(fā)展方向和應(yīng)用場(chǎng)景。

-鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)作科技小報(bào)或制作科普視頻，分享他們對(duì)于聲波測(cè)距技術(shù)的理解和研究成果。

-提供編程資源，如在線編程平臺(tái)或開源代碼庫，讓學(xué)生通過編程實(shí)踐來加深對(duì)聲波測(cè)距程序的理解。

-組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)地測(cè)量實(shí)驗(yàn)，如利用超聲波傳感器測(cè)量學(xué)校操場(chǎng)或教室的長(zhǎng)度，將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際操作中。板書設(shè)計(jì)①聲波測(cè)距基本概念

-聲波的定義

-聲波測(cè)距的原理

-聲波測(cè)距的組成部分

②聲波測(cè)距的計(jì)算公式

-聲速公式：v=fλ

-距離計(jì)算公式：d=(t/2)*v

-其中，v為聲速，f為頻率，λ為波長(zhǎng)，t為聲波往返時(shí)間，d為距離

③聲波測(cè)距的應(yīng)用實(shí)例

-工業(yè)檢測(cè)

-醫(yī)療成像

-自動(dòng)化導(dǎo)航

-海洋探測(cè)

④聲波測(cè)距技術(shù)發(fā)展

-聲納技術(shù)

-超聲波傳感器

-機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用

⑤聲波測(cè)距的挑戰(zhàn)與改進(jìn)方向

-環(huán)境噪聲干擾

-設(shè)備精度問題

-距離測(cè)量范圍限制

-未來技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)課堂1.課堂評(píng)價(jià)

-提問與回答：通過課堂提問，檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)聲波測(cè)距基本概念、原理和應(yīng)用的理解程度。提問可以是開放式的，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)散思維，也可以是封閉式的，確保學(xué)生掌握關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)。

-觀察與反饋：在課堂上，教師應(yīng)密切關(guān)注學(xué)生的參與度和學(xué)習(xí)狀態(tài)，通過觀察學(xué)生的表情、肢體語言和互動(dòng)情況，及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)反饋。

-小組討論評(píng)價(jià)：通過小組討論的評(píng)價(jià)，觀察學(xué)生在團(tuán)隊(duì)中的角色、溝通能力和解決問題的能力。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)包括討論的深度、廣度和創(chuàng)新性。

-實(shí)踐操作評(píng)價(jià)：在編程實(shí)踐環(huán)節(jié)，評(píng)價(jià)學(xué)生的編程能力，包括代碼的正確性、效率、注釋的清晰度以及解決問題的能力。

-課堂測(cè)試：定期進(jìn)行課堂測(cè)試，以檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)聲波測(cè)距知識(shí)的掌握情況。測(cè)試題應(yīng)涵蓋不同難度，以適應(yīng)不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。

2.作業(yè)評(píng)價(jià)

-作業(yè)批改：對(duì)學(xué)生的編程作業(yè)進(jìn)行細(xì)致的批改，關(guān)注代碼的正確性、邏輯性和規(guī)范性。

-反饋與指導(dǎo)：在批改作業(yè)的同時(shí)，提供詳細(xì)的反饋，指出學(xué)生的優(yōu)點(diǎn)和需要改進(jìn)的地方，并提供具體的指導(dǎo)和建議。

-作業(yè)展示：鼓勵(lì)學(xué)生在課堂上展示自己的作業(yè)，通過互評(píng)的方式，讓學(xué)生相互學(xué)習(xí)，共同進(jìn)步。

-定期回顧：定期回顧學(xué)生的作業(yè)情況，分析學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的進(jìn)步和問題，調(diào)整教學(xué)策略。

-成績(jī)記錄：將學(xué)生的作業(yè)成績(jī)和課堂表現(xiàn)記錄在成績(jī)冊(cè)中，作為學(xué)生學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)的一部分。

3.評(píng)價(jià)方法

-多元化評(píng)價(jià)：結(jié)合定量和定性評(píng)價(jià)方法，全面評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。

-形成性評(píng)價(jià)：通過日常的課堂活動(dòng)和作業(yè)，持續(xù)跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)展。

-總結(jié)性評(píng)價(jià)：通過期中、期末考試等總結(jié)